PlasticArm เป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ Cortex-M0 ที่ใช้งานได้และไม่ใช่ซิลิกอน

4 ปีที่แล้ว เราได้เขียนเกี่ยวกับวงจรอิเล็กทรอนิกส์พลาสติกที่มีความยืดหยุ่นของ PragmatIC อ้างอิงจากบทความ ARM Cortex M0 MCU ราคาถูกพิเศษที่ทำจากวัสดุพลาสติก “กำลังจะมาในเร็วๆ นี้”

แต่ในความเป็นจริง “เร็วๆนี้” นี้ใช้เวลาประมาณสี่ปี เพราะในที่สุด ARM ก็ประกาศ PlasticARM นี่คือ SoC ที่ใช้ Cortex-M0 แบบเรียบง่ายและมีคุณสมบัติครบถ้วน สามารถรับ RAM 128 ไบต์และ ROM 456 ไบต์ และยังมาพร้อมกับ 18,000 gate สิ่งนี้ซับซ้อนกว่าอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ยืดหยุ่นขั้นสูงที่สุดถึง 12 เท่า

สเปคของ PlasticARM จริง ๆ แล้วค่อนข้างคล้ายกับ Cortex-M0+ core มาตรฐาน โดยมีข้อยกเว้นที่โดดเด่นบางประการ:

• PlasticARM พร้อมกับ Cortex-M core
• สถาปัตยกรรม ARMv6-M
• Thumb ISA-16 บิตและชุดย่อยของ Thumb sub 32 บิต
• ความกว้างบัสแอดเดรส 32 บิต
• รองรับ 86 คำแนะนำ
• ไปป์ไลน์ (ไปป์ไลน์) 2 ขั้นตอน
• ไฟล์ลงทะเบียนทางสถาปัตยกรรมที่แมปกับ RAM ภายนอกกับ CPU (แทนที่จะเป็นภายใน CPU)
• รันโค้ดจากซีพียู Cortex-M ตัวอื่น
• กระบวนการ (process) 0.8-μm

PlasticARM นี้มีข้อดีสองประการหลัก ประการแรก มีความยืดหยุ่นและสามารถรวมเข้ากับพื้นผิวต่างๆ เช่น กระดาษ พลาสติก หรือฟอยล์โลหะ ในความเป็นจริง ในปี 2560 ARM กล่าวว่าต้นทุนของ PlasticARM จะน้อยกว่า 1/10 ของต้นทุนของชิปที่ใช้ซิลิกอน ดังนั้นการผลิตจำนวนมากจะถูกกว่า ซึ่งหมายความว่าไมโครคอนโทรลเลอร์ PlasticARM ราคาประหยัดพิเศษสามารถใช้ในสถานการณ์ใหม่ของแอปพลิเคชัน เช่น เซ็นเซอร์อัจฉริยะที่ยืดหยุ่น ฉลากอัจฉริยะ และบรรจุภัณฑ์อัจฉริยะ และมีความเป็นไปได้ในเชิงพาณิชย์ที่แข็งแกร่ง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ARM เล็งเห็นถึงศักยภาพมหาศาลของ PlasticARM ในด้านการดูแลสุขภาพและการลดของเสียจากอาหาร

เอกสารไวท์เปเปอร์ในนิตยสาร Nature ยังอธิบายถึงกระบวนการผลิตและรายละเอียดอื่นๆ ของ PlasticARM

PlasticARM ผลิตขึ้นโดยใช้สายการผลิต “fab-in-a-box” เชิงพาณิชย์ FlexLogIC กระบวนการนี้ใช้เทคโนโลยี n-type metal oxide TFT  บนพื้นฐานของ indium−gallium−zinc oxide (IGZO) และสร้าง FlexIC บนแผ่นเวเฟอร์โพลีอิไมด์ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 200 มม. และการออกแบบ วงจร IGZO TFT ผลิตขึ้นโดยใช้อุปกรณ์แปรรูปเซมิคอนดักเตอร์แบบดั้งเดิมซึ่งได้รับการแก้ไขและกำหนดค่าเพื่อผลิตอุปกรณ์บนพื้นผิวที่ยืดหยุ่น (โพลีอิไมด์) ที่มีความหนาน้อยกว่า 30 ไมโครเมตร ความยาวของช่องคือ 0.8 μmและแรงดันไฟฟ้าขั้นต่ำของแหล่งจ่ายไฟคือ 3 V

รันโปรแกรมทดสอบสามโปรแกรมบนไมโครคอนโทรลเลอร์ PlasticARM ได้สำเร็จ และได้ทดสอบฟังก์ชันและคำแนะนำทั้งหมดแล้ว ก่อนการผลิต แต่ละโปรแกรมได้รับการตั้งโปรแกรมล่วงหน้า/ทำให้แข็งตัวใน ROM และคอมไพล์โดยใช้คอมไพเลอร์ armcc มาตรฐานโดยตั้งค่าสถานะ CPU เป็น “cortex-m0plus” ซึ่งหมายความว่า ROM ในขั้นตอนนี้เป็น “หน่วยความจำแบบอ่านอย่างเดียว” อย่างแท้จริง และสามารถตั้งโปรแกรมได้เพียงครั้งเดียวเท่านั้น อย่างไรก็ตาม ROM ที่ตั้งโปรแกรมได้อาจมีประโยชน์มากขึ้นในอนาคต ในขั้นตอนนี้ความถี่ของ PlasticARM นั้นช้าลงอย่างแน่นอน นอกจากนี้ เอกสารไวท์เปเปอร์ยังเขียนด้วยว่าความถี่ในการทำงานสูงสุดของ PlasticARM สามารถเข้าถึง 29 kHz เมื่อแรงดันไฟฟ้า 3V และสามารถเข้าถึง 40 kHz เมื่อแรงดันไฟฟ้า 4.5V

อย่างไรก็ตาม เราอาจต้องใช้เวลาสองสามปีในการรอให้ไมโครคอนโทรลเลอร์ ARM แบบยืดหยุ่นพร้อมใช้งานมากขึ้น เนื่องจากเราจำเป็นต้องดำเนินการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อลดการใช้พลังงานของชิป เพื่อปรับปรุงโซลูชันโดยรวม

ที่มา :  Twitter

แปลจากบทความภาษาอังกฤษ : PlasticArm is a functional, non-silicon, flexible Cortex-M0 microcontroller